(57)【要約】【課題】  スパッタ面から基板へ飛んでくる二次電子や負イオン等の負荷電粒子を捕捉して、該二次電子及び負イオン等による基板の損傷及び、基板上に形成される薄膜の破壊、損傷を減らすことができる対向ターゲット式スパッタ装置及び方法を提供することを課題とする。【解決手段】  本発明は、一対のターゲット１ａ，１ａを対向配置した対向ターゲット式スパッタ装置及び方法において、一対のターゲットと成膜される基板との間に、スパッタ面から基板へ飛ぶスパッタ粒子の流路Ｒに面するよう介在し、断続又は連続的に正電位に印加されるアノード部を設ける。  また、一対のターゲット１ａ，１ａを対向配置した対向ターゲット式スパッタ装置及び方法において、一対のターゲットと成膜される基板との間に、スパッタ面から基板へ飛ぶスパッタ粒子の流路Ｒに面するよう介在し、断続又は連続的に正電位に印加されるアノード部を設けることと併せて、ターゲットに印加するＤＣにＲＦを重畳することにより放電電圧を低くする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のターゲットが間隔をおいて互いに対向するよう配置されるとともに、該一対のターゲット間に磁場空間を発生させる磁場発生手段が設けられ、さらに、成膜対象となる基板が一対のターゲット間の側方位置に配置される対向ターゲット式スパッタ装置において、前記一対のターゲットと前記基板との間に、各ターゲットの対向面から基板へ飛ぶスパッタ粒子の流路に臨むよう介在し、連続又は断続的に正電位に印加されるアノード部が設けられることを特徴とする対向ターゲット式スパッタ装置。
【請求項２】
前記アノード部は、直流（ＤＣ）電源によって印加されることを特徴とする請求項１記載の対向ターゲット式スパッタ装置。
【請求項３】
前記アノード部は、交流（ＡＣ）電源によって印加されることを特徴とする請求項１記載の対向ターゲット式スパッタ装置。
【請求項４】
前記アノード部は、対向配置される一対の電極板からなることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の対向ターゲット式スパッタ装置。
【請求項５】
前記アノード部は、筒状の電極からなり、その軸芯がターゲット間中心と前記基板中心とを結ぶ線に一致するように配置されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の対向ターゲット式スパッタ装置。
【請求項６】
前記一対のターゲットは、それぞれの対向面が基板に向くよう傾斜させて配置され、それぞれの対向面のなす角度が０°より大きく且つ４５°以下であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の対向ターゲット式スパッタ装置。
【請求項７】
前記一対のターゲット以外の副ターゲットと、該副ターゲットに対して所定の磁場を発生させる磁場発生手段とをさらに備えており、前記副ターゲットは、前記基板に対向し且つ前記磁場空間に面するように配置されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の対向ターゲット式スパッタ装置。
【請求項８】
前記一対のターゲットを印加しているＤＣ電源に、高周波（ＲＦ）電源が重畳されることを特徴とする請求項１乃至６何れか一項に記載の対向ターゲット式スパッタ装置。
【請求項９】
前記一対のターゲット及び副ターゲットを印加しているＤＣ電源に、ＲＦ電源が重畳されることを特徴とする請求項７に記載の対向ターゲット式スパッタ装置。
【請求項１０】
前記アノード部に冷却手段が設けられることを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の対向ターゲット式スパッタ装置。
【請求項１１】
間隔をおいて互いに対向するよう配置される一対のターゲットをスパッタリングし、該スパッタリングされたスパッタ粒子で一対のターゲット間の側方位置に配置される基板上に成膜する対向ターゲット式スパッタ方法において、前記一対のターゲットと前記基板との間に、各ターゲットの対向面から基板へ飛ぶスパッタ粒子の流路に臨むよう介在し、連続又は断続的に正電位に印加されるアノード部を設け、該アノード部で一対のターゲット間から基板へ飛ぶ負荷電粒子を捕捉することを特徴とする対向ターゲット式スパッタ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に薄膜を形成する対向ターゲット式スパッタ装置及び方法、例えば、有機ＥＬ（エレクトロ・ルミネッセンス）素子等の透明導電膜、保護膜（ガスバリア膜）などを作製したり、高分子フィルム及び板等の高分子材料に金属膜、透明導電膜、保護膜（ガスバリア膜）などを作製したり、前記以外の有機物薄膜の上に金属膜、透明導電膜、保護膜（ガスバリア膜）を作製したりすることができる対向ターゲット式スパッタ装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子は、現在、様々な機器、装置に組み込まれている液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）と異なり、自発光性を有するため、視野角に制限がなく、視認性に優れ、また、バックライトが不要となることから、ディスプレイの薄型化、軽量化、省電力化が図れる。さらに、ＬＣＤよりも低温応答速度が速いため、残像やちらつきの少ない動画の再生が可能である。以上のことから、有機ＥＬ素子は、フラットディスプレイ分野において、新しいディスプレイへの応用が注目され始め、需要が大きくなりつつある。
【０００３】
ところで、この有機ＥＬ素子は、電極層や正孔輸送層等の薄層（薄膜）を複数積層して構成されており、それらの薄膜形成（成膜）は主として蒸着法により行われている。しかし、蒸着法は、加熱して蒸着源を蒸発させることから、蒸着源（薄膜材料）が低温での蒸発圧の高いものに制限され、さらに、広範囲にわたって膜厚が均一な薄膜を形成し難い。加えて、有機ＥＬ素子の長寿命化や信頼性確保の観点から、有機ＥＬ素子を構成している各薄膜の膜界面での付着強度が求められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、薄膜材料の温度による蒸発圧が無関係で、広範囲にわたって膜厚が均一な薄膜を高い量産性で形成でき、膜界面での付着力が大きい点で、蒸着法よりも優れているスパッタ法による薄膜形成（成膜）を本発明者らは検討した。
【０００５】
基板上に薄膜を形成するためのスパッタ法は種々あり、その一例として、まず、マグネトロン式スパッタ法を挙げることができる。
【０００６】
しかしながら、マグネトロン式スパッタ法では、プラズマの影響、さらに言えば、ターゲット表面から叩き出された二次電子や負イオン等の荷電粒子（負荷電粒子）が、薄膜が形成される基板（以下、単に「基板」と言う。）まで飛んで、基板や基板上に形成された薄膜に影響を与えやすい。
【０００７】
この点では、プラズマを一対のターゲット間に形成した磁場空間に閉じ込めることによって、基板がプラズマの影響を殆ど受けない状態、いわゆるプラズマフリーな状態で成膜できる対向ターゲット式スパッタ法がより好ましいということになる。
【０００８】
しかしながら、この対向ターゲット式スパッタ法であっても、基板の被成膜面に向かって飛んでくる二次電子や負イオン等の荷電粒子を完全には防ぐことはできない。
【０００９】
そこで、本発明は、対向ターゲット式スパッタ法における問題点である、スパッタ面から基板へ飛んでくる二次電子や負イオン等の荷電粒子を防止でき、これにより、基板が損傷し、基板上に形成された薄膜が破壊、損傷すること（即ち、膜質の劣化）を防ぐことができる対向ターゲット式スパッタ装置及び方法を提供し、該対向ターゲット式スパッタ装置及び方法により、蒸着法によって形成した薄膜よりも、さらに品質の高い薄膜を基板上に形成することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決すべく、一対のターゲットが間隔をおいて互いに対向するよう配置されるとともに、該一対のターゲット間に磁場空間を発生させる磁場発生手段が設けられ、さらに、成膜対象となる基板が一対のターゲット間の側方位置に配置される対向ターゲット式スパッタ装置において、前記一対のターゲットと前記基板との間に、各ターゲットの対向面から基板へ飛ぶスパッタ粒子の流路に臨むよう介在し、連続又は断続的に正電位に印加されるアノード部が設けられることを特徴とする対向ターゲット式スパッタ装置、及び、間隔をおいて互いに対向するよう配置される一対のターゲットをスパッタリングし、該スパッタリングされたスパッタ粒子で一対のターゲット間の側方位置に配置される基板上に成膜する対向ターゲット式スパッタ方法において、前記一対のターゲットと前記基板との間に、各ターゲットの対向面から基板へ飛ぶスパッタ粒子の流路に臨むよう介在し、連続又は断続的に正電位に印加されるアノード部を設け、該アノード部で一対のターゲット間から基板へ飛ぶ負荷電粒子を捕捉することを特徴とする対向ターゲット式スパッタ方法を提供する。
【００１１】
本発明に係る対向ターゲット式スパッタ装置及び方法によれば、アノード部はスパッタ面となる対向面から基板へ飛ぶスパッタ粒子の流路に臨むように配置され、且つ、連続又は断続的に正電位に印加される。よって、スパッタリングによって基板へ飛んでくる二次電子や負イオン等の負の電荷を有する粒子（負荷電粒子）は、連続又は断続的に正電位に印加されたアノード部の近傍を通過することになるため、該アノード部に引き寄せられ捕捉される。尚、“アノード”とは、電子流を外部回路へ流すための電極のことを言う。
【００１２】
それに加え、前記アノード部がターゲット間の空間近傍に配置されており、該空間には磁場空間が形成され、該磁場空間内にプラズマが形成されているため、プラズマ内に存在している電子がアノード部に移動する。その過程で、電子がプラズマ内で不活性ガス、例えばアルゴンガスと衝突してアルゴンイオンが生成するため、ターゲット間に形成されたプラズマ（放電プラズマ）内のイオン化率が向上して、プラズマ密度が高くなり、低い電圧であってもスパッタリングされるようになる。即ち、放電電圧を下げることができる。
【００１３】
上述の如く、基板へ飛んでくる二次電子及び負イオン等が、アノード部によって捕捉されることで、基板の損傷、及び基板上に形成される薄膜の破壊、損傷を減らすことができる。さらに、放電電圧を下げることでスパッタ粒子のエネルギーが低くなり、該スパッタ粒子が基板に付着する際の衝撃による該基板や形成された薄膜の損傷等を防止することができるので、より高品質な薄膜を形成することができる。
【００１４】
また、本発明に係る対向ターゲット式スパッタ装置の前記アノード部は、直流（ＤＣ）電源によって印加される構成を採用することができる。
【００１５】
上記構成からなる対向ターゲット式スパッタ装置によれば、前記同様の効果の他に、アノード部に安定した正電位を容易に印加でき、電位調整も行い易い。その結果、基板へ飛んでくる二次電子及び負イオン等の捕捉に適した電位に調整し易くなるので、二次電子及び負イオン等の捕捉性に優れ、より高品質の薄膜の作製を行うことができる。ここで、“捕捉に適した電位”とは、アノード部が対向面から基板へ飛んでくる二次電子及び負イオン等を捕捉し、基板や薄膜の損傷等が起こらなくなる電位を言う。
【００１６】
また、本発明に係る対向ターゲット式スパッタ装置の前記アノード部は、交流（ＡＣ）電源によって印加される構成を採用することができる。
【００１７】
前記アノード部がＡＣ電源によって印加されるとしても、アノード部に正電位が印加されている時に、電子がターゲット間の空間に形成されているプラズマからアノード部に移動する。よって、ＤＣ電源で印加するときと同様に放電電圧を下げることができ、高品質の薄膜の作製が行える。尚、ＡＣには高周波（ＲＦ）が含まれても良い。
【００１８】
また、本発明に係るスパッタ装置の前記アノード部は、対向配置される一対の電極板からなる構成を採用することができる。
【００１９】
上記構成のアノード部によれば、対向配置された電極板で挟まれた領域内を通過する二次電子及び負イオン等は、どちらかの電極板に近い位置を飛ぶため、近い方の電極板が二次電子及び負イオン等を引き寄せることになり、該二次電子及び負イオン等の負荷電粒子を確実にあるいは極めて高い確率で捕捉することができる。よって、二次電子及び負イオン等が基板の被成膜面まで到達することがなくあるいは確率が極めて低くなり、基板や薄膜の破壊や損傷等を防ぐことができる。
【００２０】
また、本発明に係るスパッタ装置の前記アノード部は、筒状の電極からなり、その軸芯がターゲット間中心と前記基板中心とを結ぶ線に一致するように配置される構成を採用することができる。
【００２１】
上記構成のアノード部によれば、筒（筒状のアノード部）の内部領域内を通過する二次電子及び負イオン等は、筒の中心軸以外は常に筒内面のいずれかに近い位置を通過するため、二次電子及び負イオン等を確実にあるいは極めて高い確率で捕捉することができる。よって、二次電子及び負イオン等が基板や薄膜まで到達することがなくあるいは確率が極めて低く、基板や薄膜の損傷等を防ぐことができる。
【００２２】
また、本発明に係る対向ターゲット式スパッタ装置の前記一対のターゲットは、それぞれの対向面が前記基板に向くよう傾斜させて配置され、前記それぞれの対向面のなす角度が０°より大きく且つ４５°以下である構成を採用することができる。
【００２３】
上記構成の対向ターゲット式スパッタ装置によれば、一対のターゲットの対向面が基板の被成膜面を向くように傾斜するので、スパッタ粒子が基板側へ飛ぶときの指向性を高めることができる。換言すれば、スパッタ粒子の基板以外への飛散を抑制できる。これにより基板上への成膜速度（成膜レイト）を向上させることができる。
【００２４】
尚、“基板に向くように”とは、一対のターゲットのうち一方の対向面と基板の被成膜面とのなす角度（さらに言えば、一方の対向面に沿う方向に延びる面と基板の被成膜面に沿う方向に延びる面とのなす角度）と、他方の対向面と基板の被成膜面とのなす角度（さらに言えば、他方の対向面に沿う方向に延びる面と基板の被成膜面に沿う方向に延びる面とのなす角度）とが、いずれも小さくなるようにすることを言う。
【００２５】
また、本発明に係る対向ターゲット式スパッタ装置は、前記一対のターゲット以外の副ターゲットと、該副ターゲットに対して所定の磁場を発生させる磁場発生手段とをさらに備えており、前記副ターゲットは、前記基板に対向し且つ前記磁場空間に面するように配置されている構成を採用することができる。
【００２６】
上記構成の対向ターゲット式スパッタ装置によれば、一対のターゲット以外の副ターゲットからもスパッタ粒子が基板へ飛んでくることから、さらに成膜レイトを向上することができる。
【００２７】
また、本発明に係る対向ターゲット式スパッタ装置は、前記一対のターゲットを印加しているＤＣ電源に、高周波（ＲＦ）電源が重畳される構成を採用することができる。
【００２８】
上記構成態様の対向ターゲット式スパッタ装置によれば、例えば、ＲＦ電源の方を一定電力にして主にプラズマを作り、ＤＣ電源でターゲット電流を制御してスパッタ速度を制御できることから、放電電圧（スパッタ電圧）の調節がし易い。さらに言うと、放電電圧を必要最低限まで下げるよう調整し易くなる。そして、放電電圧を下げることにより、スパッタされたスパッタ粒子及び二次電子等のエネルギーが低下し、アノード部での二次電子等の負荷電粒子の捕捉率が高まると共に、スパッタ粒子が被成膜面に付着した際の衝撃による基板及び薄膜の破壊、損傷等を防ぎ、極めて品質の高い薄膜を形成することができる。
【００２９】
また、本発明に係る対向ターゲット式スパッタ装置は、前記一対のターゲット及び副ターゲットを印加しているＤＣ電源に、ＲＦ電源が重畳される構成を採用することができる。
【００３０】
上記構成態様の対向ターゲット式スパッタ装置によれば、前記同様、放電電圧の調節がし易いことから放電電圧を下げることができることから、スパッタ粒子及び二次電子等のエネルギーを低くすることができる。その結果、極めて品質の高い薄膜を形成することができる。
【００３１】
また、本発明に係る対向ターゲット式スパッタ装置は、前記アノード部に冷却手段が設けられる構成を採用することができる。
【００３２】
アノード部は、基板近傍に位置している。そして、該アノード部は二次電子等の負荷電粒子を捕捉すると電子の移動によって熱が発生し、該熱によって基板及び／又は薄膜が熱損傷を受ける可能性がある。しかし、上記構成の対向ターゲット式スパッタ装置によれば、冷却手段により熱を発するアノード部を冷却して基板等の熱による損傷を防ぐことができる。
【発明の効果】
【００３３】
以上の如く、本発明によれば、対向ターゲット式スパッタ装置及び方法であって、対向面から基板へ飛んでくる二次電子や負イオン等の荷電粒子を抑制できることから、これにより成膜する際の基板の損傷及び、基板上に形成される薄膜の破壊、損傷を減らすことができ、その結果、より品質の高い薄膜を基板上に形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明に係るスパッタ装置の一実施形態について図面を参酌しつつ説明するが、まず、第一実施形態に係るスパッタ装置の概略を図１及び図２に基づいて説明する。
【００３５】
図１に示すスパッタ装置は、一対のターゲット１ａ，１ａ、真空容器（チャンバー）２、ターゲットホルダー３ａ，３ａ、スパッタ電力供給用電源４、磁場発生手段５ａ，５ａ、アノード部（アノード板）７、冷却手段８，８、アノード部電力供給用電源９、基板ホルダー１１、排気装置１２、ガス供給装置１３，１５を備えており、真空容器２内にターゲット１ａ，１ａ、アノード部７、基板ホルダー１１等が納められている。
【００３６】
一対のターゲット１ａ，１ａは、ここではいずれもインジウム錫合金（ＩＴＯ：Indium  Tin  Oxide）からなるものである。このターゲット１ａ，１ａは、それぞれの大きさがＷ１２５ｍｍ×Ｌ３００ｍｍ×厚み５ｍｍで、真空容器２内に対向配置され、対向面（スパッタされる面）１ａ’，１ａ’が所定の間隔（ここでは、対向面１ａ’，１ａ’中心Ｐ，Ｐ間、図中ｄ＝１６０ｍｍの間隔）を有している。ターゲットホルダー３ａ，３ａは、それぞれターゲット１ａ，１ａを支持するもので、絶縁板（図示省略）を介して真空容器２に取付けられている。
【００３７】
また、一対のターゲット１ａ，１ａは、ターゲットホルダー３ａ，３ａによって、両対向面１ａ’，１ａ’がいずれも基板１０の被成膜面１０’に向くように傾斜して配置されている。具体的には、両対向面１ａ’，１ａ’のなす角度α、さらに言えば、両対向面１ａ’，１ａ’に沿う方向に伸びる面のなす角度αが０°よりも大きく且つ４５°以下（第一実施態様では２０°）である。このとき、被成膜面１０’に対する対向面１ａ’，１ａ’のなす角度がいずれも略同角度β（第一実施態様では８０°）になるように傾斜して配置されている。このように、両対向面１ａ’，１ａ’が略Ｖ字状になる配置のターゲット１ａ，１ａを“Ｖ型対向ターゲット”と呼ぶことにする。
【００３８】
スパッタ電力供給用電源４は、ＤＣの定電力を印加可能であり、接地電位にある真空容器２を陽極とし、ターゲット１ａ，１ａを陰極としてスパッタ電力を供給するものである。
【００３９】
磁場発生手段５ａ，５ａは、ここではいずれも永久磁石であり、それぞれターゲット１ａ，１ａの外側面（対向面１ａ’の反対側）に配置されている。さらに言えば、一方の磁場発生手段５ａは、対向面１ａ’に対して垂直な方向に磁場を発生させるために一方のターゲット１ａの外側面に対してＮ極が対向するように配置されており、他方の磁場発生手段５ａは、対向面１ａ’に対して垂直な方向に磁場を発生させるために他方のターゲット１ａの外側面に対してＳ極が対向するように配置されている。このようにして、ターゲット１ａ，１ａの対向面１ａ’，１ａ’間に磁場が形成される。
【００４０】
アノード部７は、ここでは角筒状の導体（第一実施形態ではＳＵＳ）である。アノード部７は、図２に示す如く、本例では開口が縦２０５×２０５ｍｍで幅が３０ｍｍの角筒状に形成され、ターゲット１ａ，１ａと基板１０との間に配置される。具体的には、角筒（アノード部）７の軸芯が基板１０の被成膜面１０’の中心に垂直に交わるよう、換言すると、対向面１ａ’，１ａ’間中心と、被成膜面１０’の中心とを結ぶ線（図１に示すｅ）と、角筒７の軸芯とが一致するよう配置され、これにより対向面１ａ’，１ａ’から基板１０へ飛ぶスパッタ粒子の流路が該角筒（アノード部）７の内側を通るようになっている。
【００４１】
冷却手段８，８は、ここではいずれも熱伝導率の良い材質で形成された管の中に水を流すことで熱を吸収するもの（水冷式）であり、該管は角筒７の外側面に接するように配置されている。尚、冷却手段は水冷式に限られるものではない。
【００４２】
アノード部電力供給用電源９は、ＤＣの定電力を印加可能であり、アノード部７を陽極（アノード）としてアノード部用の電力を供給するものである。
【００４３】
基板ホルダー１１は、基板１０を支持すると共に基板１０の被成膜面１０’がターゲット１ａ，１ａにより両対向面１ａ’，１ａ’間に形成される空間６に向くよう配置される。尚、ターゲット１ａ，１ａの両対向面１ａ’，１ａ’中心Ｐ，Ｐを結ぶ直線Ｌと被成膜面１０’との最短距離は、ここでは、図中ｅ＝１７５ｍｍとしている。
【００４４】
真空容器２には排気装置１２を接続してあるとともに、放電用ガスのガス供給装置１３が接続されている。ガス供給装置１３は、ターゲット１ａ，１ａの近傍にそれぞれ配置される不活性ガス（ここではアルゴン（Ａｒ）ガス）を供給するための不活性ガス導入パイプ１３’，１３’を含んでいる。また、ガス供給装置１５は、基板１０の近傍に配置される反応性ガス（ここでは酸素（Ｏ2）ガス）を供給するための反応性ガス導入パイプ１５’，１５’を含んでいる。
【００４５】
次に、上記構成を有する、第一実施形態に係るスパッタ装置Ａの動作について説明する。
【００４６】
基板１０の被成膜面１０’への薄膜形成にあたり、まず、排気装置１２により真空容器（チャンバー）２内を所定の圧力（ここでは０．１３Ｐａ）にし、その後、ガス供給装置１３により不活性ガス導入パイプ１３’，１３’からアルゴンガス（Ａｒ）を導入する。さらに、ガス供給装置１５により反応性ガス導入パイプ１５’，１５’から反応性ガス（ここでは酸素（Ｏ2）ガス）を導入する。
【００４７】
そして、スパッタ電力供給用電源９にて基板ホルダー１１とターゲット１ａ，１ａとの間にスパッタ電力を供給すると共に磁場発生手段５ａ，５ａにより該ターゲット１ａ，１ａの対向面１ａ’，１ａ’間に形成される空間６に磁場を発生させる。
【００４８】
すると、空間６内には、ターゲット１ａ，１ａの対向面１ａ’，１ａ’がスパッタされてスパッタ粒子、二次電子及びアルゴンガスイオン等が飛散したプラズマが形成され、空間６内にプラズマが閉じ込められる。
【００４９】
こうして、ターゲット１ａ，１ａから飛びだしたスパッタ粒子を、前記空間６に被成膜面１０’が向くように配置されている基板１０に付着させて薄膜が形成される。
【００５０】
ところで、前記空間６内にプラズマを完全に閉じ込めることはできないことから、対向面１ａ’，１ａ’から基板１０方向に飛ぶのはスパッタ粒子のみではなく、ごく少数ではあるが二次電子や負イオン等も飛ぶ。
【００５１】
但し、アノード部７が、それぞれターゲット１ａ，１ａと基板１０との間に、対向面１ａ’，１ａ’から基板１０へ飛ぶスパッタ粒子の流路に面するよう介在し配置されており、成膜にあたり、アノード部電力供給用電源９にて正電位に印加されることから、対向面１ａ’，１ａ’から基板１０へ飛ぶ二次電子及び負イオン等の負荷電粒子を引き寄せて補足する。
【００５２】
即ち、これら二次電子や負イオン等が、被成膜面１０’まで飛んでくると、基板の損傷や、形成された薄膜が破壊、損傷して膜質が劣化する可能性がある。従って、アノード部７によって基板１０へ飛んでくる二次電子及び負イオン等を補足することで、基板１０の被成膜面１０’への二次電子及び負イオン等の影響を極めて少なくすることができる。
【００５３】
さらに、アノード部７がターゲット１ａ，１ａ間に形成されるプラズマ空間の近傍に配置されていることから、該プラズマ空間からアノード部７に電子が移動する。その過程でアルゴンガスと該電子が衝突してアルゴンイオンが生成するため、プラズマ（放電プラズマ）内のイオン化率が向上してプラズマ密度が高くなり、放電電圧（スパッタ電圧）を低く設定することができる。
【００５４】
そして、放電電圧を低く設定することで、対向面１ａ’，１ａ’から飛んでくるスパッタ粒子や二次電子及び負イオン等の荷電粒子の運動エネルギーを低くすることができ、被成膜面１０’に該スパッタ粒子が付着する際の衝撃が減少し、且つ、二次電子及び負イオン等がアノード部７で捉え易くなるため、さらに高品質な成膜が可能となる。
【００５５】
また、このとき、ターゲット１ａ，１ａは、両対向面１ａ’，１ａ’がいずれも基板１０の被成膜面１０’に向くように傾斜する。具体的には、両対向面１ａ’，１ａ’のなす角度αが０°より大きく且つ４５°以下にするので、スパッタ粒子の基板１０側へ飛ぶときの指向性を高めることができる。換言すれば、スパッタ粒子の基板１０以外の領域への飛散を抑制でき、これにより基板１０上への成膜速度がさらに向上することから、それだけ成膜のためのコストを低く抑えることができる。
【００５６】
加えて、スパッタ粒子の基板１０側へ飛ぶときの指向性を高めることができることにより、真空容器２内面へのスパッタリングをさらに抑えることができ、それだけターゲット材の利用効率を向上させることができる。さらに、スパッタ粒子の飛ぶときの指向性が高まることで、膜形成にあたって飛散粒子の方向性が揃いやすくなる。これにより、粒子の規則性があり、且つ、結晶化の進んだ膜、例えばガスバリア性に優れる膜を得ることができる。
【００５７】
尚、図１のスパッタ装置Ａは、基板１０を被成膜面１０’に沿う方向に通過移動させることができるように、基板ホルダー１１を移動又は旋回可能なものにするとともに該基板ホルダー１１を移動又は旋回させる基板移動又は旋回装置をさらに備えるような構成としても良い。こうすることで、基板１０を被成膜面１０’に沿う方向に通過移動させることができるので、さらに成膜速度を向上させることができるとともに略均一な薄膜を得ることができる。尚、通過移動については、連続又は断続的に移動させても良い。
【００５８】
さらに、第一実施形態では、ターゲット１ａ，１ａのみを対向配置しているが、図３に示す如く、さらに副ターゲット１ｂを基板１０の被成膜面１０’に対向するように、且つ、空間６に面するように配置しても良い。
【００５９】
そこで、第一実施形態に係るスパッタ装置に副ターゲット１ｂをさらに配置した第二実施形態について図３を参照しつつ説明する。
【００６０】
図３に示すスパッタ装置Ｂは、前記スパッタ装置Ａの構成以外に副ターゲット１ｂ、ターゲットホルダー３ｂ、副ターゲット用スパッタ電力供給用電源４’、磁場発生手段５ｂ等が設けられている。
【００６１】
副ターゲット１ｂは、ターゲット１ａ，１ａと同様の材料からなるものである。このターゲット１ｂは、該ターゲット１ｂの正面（スパッタされる面）１ｂ’が基板１０の被成膜面１０’に対向するように、且つ、空間６に面するように配置されている。ターゲットホルダー３ｂは、ターゲット１ｂを支持するもので、絶縁板（図示省略）を介して真空容器２に取付けられている。
【００６２】
磁場発生手段５ｂは、ターゲット１ｂの正面１ｂ’に対して所定の磁場を発生させるものである。図４にターゲット１ｂの正面１ｂ’に対して所定の磁場（本実施形態では平行磁場）を発生させる態様の一例［タイプＡ］を示す。
【００６３】
図４に示す如く、磁場発生手段５ｂは、マグネット５ｂ’と、該マグネット５ｂ’に図示の如く架設されるヨーク５ｂ”とからなるものである。この磁場発生手段５ｂであるマグネット５ｂ’及びヨーク５ｂ”は、バッキングプレート１４を介してターゲット１ｂの背後側（正面１ｂ’とは反対側）に配置されている。これにより、正面１ｂ’に平行又は略平行な平行磁場（図中の磁力線Ｘ参照）を発生させることができる。
【００６４】
尚、ターゲット１ｂの正面１ｂ’に対して所定の磁場を発生させる態様としては、この他に、例えば、図５（イ）に示すように、磁場発生手段５ｂとして、マグネット５ｂ’と、該マグネット５ｂ’に図示の如く架設されるヨーク５ｂ”とからなるものを用い、この磁場発生手段５ｂであるマグネット５ｂ’及びヨーク５ｂ”を、バッキングプレート１４を介してターゲット１ｂの背後側に配置することで、平板マグネトロン型磁場（図５（イ）中の磁力線Ｘ参照）を発生させる場合が挙げられる。
【００６５】
また、図５（ロ）に示す如く、磁場発生手段５ｂとして、マグネット５ｂ’と、該マグネット５ｂ’に図示の如く並設されるヨーク５ｂ”とからなるものを用い、この磁場発生手段５ｂであるマグネット５ｂ’及びヨーク５ｂ”を、ターゲット１ｂの前方に正面１ｂ’に対して平行又は略平行に配置することで、正面１ｂ’に平行又は略平行な平行磁場［タイプＢ］（図５（ロ）中の磁力線Ｘ参照）を発生させる場合も挙げられる。
【００６６】
他には、図５（ハ）に示すように、磁場発生手段５ｂとして、ターゲット１ｂにおける図４や図５（イ）及び（ロ）に示すようなマグネット５ｂ’及びヨーク５ｂ”を使用せず、ターゲット１ａ，１ａによるＶ型対向ターゲットの磁場を利用することで、正面１ｂ’に平行又は略平行な平行磁場［タイプＣ］（図５（ハ）中の磁力線Ｘ参照）を発生させる場合等を挙げることができる。
【００６７】
次に、上記構成を有する、第二実施形態に係る対向ターゲット式スパッタ装置Ｂの動作について説明するが、対向ターゲット式スパッタ装置Ａの構成との差異点である副ターゲット１ｂに関する動作以外は対向ターゲット式スパッタ装置Ａと同様であるため、差異点のみを説明する。
【００６８】
成膜にあたり、副ターゲット１ｂの正面１ｂ’に対して所定の磁場を発生させ、基板１０の被成膜面１０’に対向して空間６中の正面１ｂ’に面する基板対向部分６’を成膜のために利用する。換言すれば、当該基板対向部分６’におけるスパッタ粒子を膜形成に利用する。
【００６９】
従って、対向ターゲット式スパッタ装置Ａと比べて、空間６の基板１０の被成膜面１０’に対向する基板対向部分６’から基板１０方向へ飛んでくるスパッタ粒子を利用し、且つ、他の領域方向に飛散するスパッタ粒子を十分に抑制する。これにより基板１０への成膜速度を向上させることができ、それだけ成膜のためのコストを低く抑えることができる。また、スパッタ粒子の基板１０以外の領域へ飛散するのを抑制できることにより、真空容器２内面へのスパッタリングを抑えることができ、それだけターゲット材の利用効率を向上させることができる。
【００７０】
例えば、真空容器２内面へのスパッタリング防止用防着手段が設けられる場合、この真空容器２内面へのスパッタリング防止用防着手段については、基板１０側及び／又は基板１０に対して空間６をおいて対向する側に設けても良い。しかし、既述のとおり、空間６の基板１０の被成膜面１０’に対向する基板対向部分６’から基板１０以外の領域へ飛散するスパッタ粒子を十分に抑制できるので、特に基板１０に対して空間６をおいて対向する側に設けなくても良い。
【００７１】
このように防着手段を基板１０に対して空間６をおいて対向する側に設けない場合には、かかる防着手段の交換が不要になり、メンテナンス性を向上させることができる。さらに、基板１０として比較的大きなサイズの大型基板を用いる場合、一般的には、基板１０を、成膜のための成膜領域に通過させることで成膜するが、この場合、図３に示すスパッタ装置Ｂにおいては成膜速度が向上すると言った利点により、成膜される部材の生産性が向上し、例えば、同一膜厚の膜を形成するにあたっては、成膜時間を短縮することができる。
【００７２】
尚、前記第一及び第二実施形態では、ターゲット１ａ，１ａをそれぞれの対向面１ａ’，１ａ’がいずれも基板１０の被成膜面１０’に向くように（Ｖ型に）傾斜させているが、該ターゲット１ａ，１ａの対向面１ａ’，１ａ’が平行に（平行型に）なるように配置しても良い。尚、両スパッタ面が平行になる配置のターゲットを“平行型対向ターゲット”と呼ぶことにする。
【００７３】
また、前記第一及び第二の実施形態では、スパッタ電力供給用電源４（４’）にて基板ホルダー１１と各ターゲット１ａ，１ａ，１ｂとの間に直流（ＤＣ）のみのスパッタ電力を供給するが、ＤＣに高周波（ＲＦ）を重畳させても良い。
【００７４】
このようにＤＣにＲＦを重畳させることで、各ターゲット１ａ，１ａ，１ｂの放電電圧を低くすることができ、適正な放電電圧とすることができる。ここで、適正な放電電圧とは、スパッタ粒子が基板１０の被成膜面１０’に付着した際に、スパッタ粒子の有するエネルギーによって、基板の損傷や形成した薄膜に破壊や損傷を引き起こさない放電電圧を言う。
【００７５】
図６に、基板ホルダー１０と各ターゲット１ａ，１ａ，１ｂとの間に、ＤＣにＲＦを重畳したスパッタ電力を供給する一例の概略ブロック図を示す。図６に示すように、ＤＣ電源４がＲＦカットフィルタ１５を介してターゲット１ａ，１ａに接続されるとともに、ＲＦ電源４ａがマッチングボックス１６を介してターゲット１ａ，１ａに接続される。一方、ＤＣ電源４’がＲＦカットフィルタ１５’を介してターゲット１ｂに接続されるとともに、ＲＦ電源４ａ’がマッチングボックス１６’を介してターゲット１ｂに接続される。
【００７６】
尚、本発明に係るスパッタ装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の変更が可能である。
【００７７】
例えば、アノード板（アノード部）７として、図７に示す如く、２枚の板状体を対向配置し、対向する面がいずれも基板１０の被成膜面１０’に向かって傾斜させて（テーパー状に、又は「ハ」の字状に）配置しても良い。他に、筒状のアノード板も同様のテーパー状に（一方の開口を大きく、且つ他方の開口を小さく）形成しても良い。
【００７８】
さらに、前記２枚の板状体を対向配置し、被成膜面１０’に向かって逆傾斜させて（逆テーパー状に、又は逆「ハ」の字状に）配置しても良く、筒状のアノード板を同様の逆テーパー状に形成しても良い。
【００７９】
また、少なくとも１枚以上の板状体をスパッタ粒子が基板へ飛ぶ流路Ｒ（図中斜線で示す領域）に面するように（例えば、図８（イ）には１枚、（ロ）には６枚の場合を示す。）配置しても良い。
【００８０】
他には、図９（イ）乃至（ハ）に示す如く、平板を折曲させ、又は湾曲させて少なくとも１枚以上配置し（本例では（イ）及び（ロ）は２枚、（ハ）は１枚を示す。）、又は筒状体の一部を切り離した形状としても良い。
【００８１】
さらに、図１０に示す如く、リング状（環状）の部材を複数、中心が同一軸上にあり、該軸が基板１０の被成膜面１０’と垂直に交わり、且つスパッタ粒子の基板１０への流路が該リング内を通過するように配置しても良い。
【実施例１】
【００８２】
以下に、第一に係る実施形態のスパッタ装置Ａを用い、各種条件を変更して基板上にＩＴＯ膜を成膜した結果を示す。
【００８３】
まず、第一に、Ｖ型対向ターゲット（α＝１０°）、アノード部は角筒型（第一実施例と同一）、ターゲットの材質はＩＴＯで、大きさは１２５×３００×５ｍｍ、Ｐ−Ｐ間距離は１６０ｍｍ、ｅは１７５ｍｍ、アノード部への印加方式はＤＣ（定電流）とし、また、放電条件として、スパッタ圧力は０．１３Ｐａ、Ａｒは５０ｓｃｃｍ、ＤＣｉｎ（ターゲットへの印加）は３．０〜４．５Ａ（２３９〜２９０Ｖ）とし、さらに、アノード部への印加電圧として、８０Ｖ（第１実施例）、９０Ｖ（第２実施例）、１００Ｖ（第３実施例）とした場合と、アノード部なしの場合（第１比較例）とで成膜を行い、その間に基板位置でランプミュアプローブ測定して得られた電流電圧特性（Ｖ−Ｉ特性）を図１１に示す。
【００８４】
図１１から、正電位に印加したアノード部を配置した第１乃至第３実施例のいずれもが、アノード部無しの第１比較例に比べ、プローブ位置の電流値が小さく、プルーブ電圧（Ｖ）をあげても電流値（Ｉ）がほとんど変化せずにほぼゼロであることから、スパッタ面から飛んできた二次電子等をアノード部が捕捉し、基板まで到達するのを防止していることが確認できる。
【００８５】
また、第１実施例では３０Ｖ付近から電流値が増えて、第２実施例及び第３実施例に比べ電流値が大きくなっているので、アノード部には９０Ｖ以上の電位を印加した方がよりアノード部の二次電子等の捕捉効果が高くなり、基板へ飛んでくるのを防止していることが推測できる。
【００８６】
第二に、アノード部への印加方式はＤＣ（定電流）にＲＦ（４００Ｗ）を重畳し、放電条件として、ＤＣｉｎは２．６〜３．８Ａ（１８２〜２００Ｖ）とし、それ以外は第一と同じで、さらに、アノード部への印加電圧として、８０Ｖ（第４実施例）、９０Ｖ（第５実施例）、１００Ｖ（第６実施例）とした場合で成膜を行い、その間に基板付近（第一と同じ位置）でランプミュアプローブ測定して得られた電流電圧特性（Ｖ−Ｉ特性）を図１２に示す。
【００８７】
図１２と図１１とを対比すると、両方とも電圧値のほぼ全領域にわたって電流値が０．０ｍＡを超えていないことから、アノード部で二次電子等が捕捉されていることがわかる。
【００８８】
第三に、第一と同じとし、さらに、アノード部への印加電圧として、７０Ｖ（第７実施例）、８０Ｖ（第８実施例）、９０Ｖ（第９実施例）、１００Ｖ（第１０実施例）とした場合と、アノード部なしの場合（第２比較例）とで成膜を行い、その間にスパッタ放電の放電特性を測定して得られた結果を図１３に示す。
【００８９】
図１３からは、正電位に印加したアノード部を配置した第７乃至１０実施例のいずれもが、アノード部無しの第２比較例に比べ、スパッタ電圧（スパッタ放電圧）値が低いことが確認できる。さらに言うと、アノード部に印加する電位が大きい程、放電電圧が小さくなっていることから、ターゲットに印加する電位を低くしてもスパッタ放電が起こることがわかる。このことから、アノード部に正電位を印加すると、ターゲットに印加する放電電圧を低く設定することができることがわかる。従って、アノード部に印加される電位が大きい程、放電電圧を低く設定でき、スパッタされたスパッタ粒子や二次電子等の有するエネルギーを低くできると推測できる。
【００９０】
第四に、ターゲットへ印加するＤＣにＲＦを重畳し、アノード部へのＤＣによる印加電圧を９０Ｖ、放電条件として、スパッタ圧力は０．４０Ｐａとし、それ以外は第一と同じで、アノード部へ重畳するＲＦとして、２００Ｗ（第１１実施例）、４００Ｗ（第１２実施例）、６００Ｗ（第１３実施例）とした場合で成膜を行い、その間にスパッタ放電の放電特性を測定して得られた結果を図１４に示す。
【００９１】
図１４からは、ターゲットに印加するＤＣにＲＦを重畳すると、スパッタ電圧を低くした状態で放電することが確認できる。従って、前記同様、スパッタされたスパッタ粒子や二次電子等の有するエネルギーを低くできると推測できる。
【００９２】
また、重畳するＲＦ電力を選択することにより、同じ放電電圧状態で成膜速度を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】第一実施形態に係る対向ターゲット式スパッタ装置の概略構成図を示す。
【図２】第一実施形態におけるアノード板（アノード部）の斜視図を示す。
【図３】第二実施形態に係る対向ターゲット式スパッタ装置の概略構成図を示す。
【図４】第二実施形態に係る対向ターゲット式スパッタ装置であって、ターゲットのスパッタ面に対して所定の磁場（本例では平行磁場）を発生させる態様の一例（タイプＡ）を示す説明図である。
【図５】第二実施形態に係る対向ターゲット式スパッタ装置であって、ターゲットのスパッタ面に対しての所定の磁界を発生させる態様の他の例を示す説明図であり、図（イ）は、平行マグネトロン型磁場の一例、図（ロ）は、平行磁場の他の例（タイプＢ）、図（ハ）は、平行磁場にさらに他の例（タイプＣ、一対のターゲット間の磁場を利用）、をそれぞれ示す。
【図６】基板ホルダーと各ターゲットとの間に、直流（ＤＣ）に高周波（ＲＦ）を重畳したスパッタ電力を供給する一例を示す概略ブロック図である。
【図７】他実施形態に係る対向ターゲット式スパッタ装置であって、一対の対向電極板をハの字状に配置したものの概略構成図を示す。
【図８】他実施形態に係る対向ターゲット式スパッタ装置であって、（イ）は、アノード板を１枚にした場合の、スパッタ粒子の基板への流路の横断面図、（ロ）は、アノード板を６枚にした場合の、スパッタ粒子の基板への流路の横断面図、をそれぞれ示す。
【図９】他実施形態に係る対向ターゲット式スパッタ装置であって、（イ）は、屈曲させた２枚のアノード板の斜視図、（ロ）は、湾曲させた２枚のアノード板の斜視図、（ハ）は湾曲させた１枚のアノード板の斜視図、をそれぞれ示す。
【図１０】他実施形態に係る対向ターゲット式スパッタ装置であって、リング（環）状体の各中心部が一直線状になるよう配置したアノード部の斜視図を示す。
【図１１】Ｖ型対向ターゲットで、角筒アノード板に印加するＤＣ電位を変化させて測定した、基板位置近傍でのラングミュアプローブ測定のＶ−Ｉ（電流電圧）特性図を示す。
【図１２】Ｖ型対向ターゲットで、ＤＣスパッタ電源にＲＦ電源を重畳し、角筒アノード板に印加するＤＣ電位を変化させて測定した、基板位置でのラングミュアプローブ測定のＶ−Ｉ特性図を示す。
【図１３】Ｖ型対向ターゲットで、角筒アノード板に印加するＤＣ電位を変化させて測定した放電特性図を示す。
【図１４】Ｖ型対向ターゲットで、ＤＣスパッタ電源にＲＦを重畳し、角筒アノード板に印加するＤＣ電位を変化させて測定した放電特性図を示す。
【符号の説明】
【００９４】
１ａ…ターゲット、１ｂ…副ターゲット、１ａ’，１ｂ’…スパッタされる面、２…真空容器（チャンバー）、３ａ，３ｂ…ターゲットホルダー、５ａ，５ｂ…磁場発生手段、６…空間、７…アノード部（アノード板）、８，８…冷却手段、１０…基板、１０’…被成膜面、１１…基板ホルダー、α…両対向面１ａ’，１ａ’のなす角度、Ａ，Ｂ…対向ターゲット式スパッタ装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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